(57)【要約】【課題】電源供給経路のインピーダンスを削減できる半導体集積装置及び半導体集積装置の実装方法を提供する。【解決手段】半導体集積装置１０及び半導体集積装置の実装方法は、複数のパッド１７、１８、１９を有し、パッド１７、１８、１９のうちの一部にコンデンサ専用パッド１９を有する半導体集積回路１３と、半導体集積回路１３のコンデンサ専用パッド１９に直付けするコンデンサ素子１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパッドを有し、前記パッドのうちの一部にコンデンサ専用パッドを有する半導体集積回路と、
前記半導体集積回路の前記コンデンサ専用パッドに直付けするコンデンサ素子と、を備える半導体集積装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積装置において、
前記半導体集積回路の複数の前記コンデンサ専用パッドに、前記コンデンサ素子の少なくとも一つの端子を半田接続する半導体集積装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体集積装置において、
前記半導体集積回路の前記コンデンサ専用パッドは、ＬＳＩパッケージの外形の外側に位置する半導体集積装置。
【請求項４】
半導体集積回路における複数のパッドのうちの一部に有するコンデンサ専用パッドにコンデンサ素子を直付けする半導体集積装置の実装方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体集積装置の実装方法において、
前記コンデンサ素子の少なくとも一つの端子を、前記半導体集積回路の複数の前記コンデンサ専用パッドに半田接続する半導体集積装置の実装方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の半導体集積装置の実装方法において、
前記コンデンサ素子を、前記半導体集積回路においてＬＳＩパッケージの外形の外側に位置する前記コンデンサ専用パッドに半田接続する半導体集積装置の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路にコンデンサ素子等を実装する半導体集積装置及び半導体集積装置の実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積装置として、半導体チップの主面にフリップチップボンディング用のバンプを設け、バンプを半導体チップの主面に設けられた電極上に形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１は、配線基板の第１主面上に所定のパターンの配線を設け、一部はバンプを固定する電極パッドを構成する。また、特許文献１は、配線基板に配線と交差するようにスルーホールを設け、スルーホールの表面に導体をメッキ等で形成している。そして、特許文献１は、スルーホールの第２主面部分が電極になり、この電極にバンプを設けている。さらに、特許文献１は、配線基板の中央部分に貫通した開口部を設けており、開口部内の領域に対応する半導体チップの主面にコンデンサを搭載する。コンデンサは開口部内に納まり配線基板の第２主面から突出しない。特許文献１は、スイッチングノイズの低減を達成できる。
【０００３】
また、半導体集積装置として、フリップチップ実装された第１ＬＳＩチップと、第１ＬＳＩチップの信号配線を有する第２ＬＳＩチップとを、信号パッド、電源パッド及び接地パッドを介して接続するものがある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２は、第２ＬＳＩチップパッドが、第１ＬＳＩチップパッドに向き合うように位置決めされ、第１ＬＳＩチップと第２ＬＳＩチップとの接続が、第１チップパッドと第２チップパッド同士を圧着させることによって行なう。また、特許文献２は、第１ＬＳＩチップと実装基板とは、圧着に使用される第１チップパッド外の第１チップパッドと、実装基板パッドとが半田ボールにより溶融接続される。特許文献２は、配線性を向上でき、効果的なノイズ低減をできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再公表ＷＯ２０００／０７９５９２号公報
【特許文献２】特開２００１−１７０９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体集積回路（ＬＳＩ）の誤動作を引き起こす動的な電源変動（ノイズ）を抑制するために、プリント基板（ＰＣＢ）上にコンデンサを搭載し、電源供給部品から半導体集積回路までの電源供給経路のインピーダンスを低減する方法がある。一般に、容量値の大きなコンデンサを搭載すれば、電源供給経路のインピーダンスはより小さくなるので、プリント基板上に、様々な種類のコンデンサを搭載し、インピーダンスを低減できる。
【０００６】
しかし、半導体集積回路からプリント基板上に搭載したコンデンサまでの電源供給経路の寄生インダクタンスが存在するために、周波数に依存したインピーダンスの下限ができてしまうことになる。そのため、コンデンサの搭載数を増やしてコンデンサ自身のインピーダンス特性を低減しても、電源供給経路全体として所望のインピーダンスを実現できなくなる。但し、プリント基板の場合には、半導体集積回路から見て、より低インピーダンスの位置にＬＳＩパッケージが存在する。そのため、ＬＳＩパッケージ上に搭載されるコンデンサの容量特性を考慮すれば、プリント基板中の電源供給経路の寄生インダクタンスによるインピーダンスの下限は実質的に問題ではなくなる。
【０００７】
ところで、図６に示すように、特許文献１及び特許文献２と同様に、プリント基板１０１上にパッド１０２を介してＬＳＩパッケージ１０３を搭載した半導体集積装置１００が提案されている。このような半導体集積装置１００は、パッド１０４を介してＬＳＩパッケージ１０３上に半導体集積回路１０５を搭載し、パッド１０６を介してＬＳＩパッケージ１０３上にコンデンサ１０７を実装している。ところが、半導体集積装置１００において、ＬＳＩパッケージ１０３の寄生インダクタンスにより生じるインピーダンスは、半導体集積回路１０５に内蔵された容量によって抑えることが困難である。
【０００８】
そこで、図７に示すように、プリント基板２０１上にパッド２０２を介して搭載したＬＳＩパッケージ２０３上に、パッド２０４を介して半導体集積回路２０５を搭載した半導体集積装置２００が提案されている。半導体集積装置２００は、半導体集積回路２０５と同様にパッド２０４を介してＬＳＩパッケージ２０３の内部にコンデンサ２０６を埋め込むことにより、ＬＳＩパッケージ２０３の寄生インダクタンスを低減できる。
【０００９】
ここで、半導体集積回路１０５、２０５から見た、ＬＳＩパッケージ１０３、２０３のコンデンサ１０７、２０６で抑制できるインピーダンスは、ＬＳＩパッケージ１０３、２０３自身の寄生インピーダンスの影響が残存する。そのため、半導体集積装置１００、２００において、コンデンサ１０７、２０６で抑制できるインピーダンスは、寄生インピーダンス特性よりも小さくできない。また、半導体集積回路２０５内に搭載する容量値は、半導体集積回路２０５のサイズの制約を受けるために、数１００ｎＦ程度しか実装できない。そのため、ＬＳＩパッケージ１０３上のコンデンサ１０７によるインピーダンス特性と、半導体集積回路２０５の内容量によるインピーダンス特性との間に、インピーダンスの高い帯域が生じてしまう。
【００１０】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電源供給経路のインピーダンスを削減できる半導体集積装置及び半導体集積装置の実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体集積装置は、複数のパッドを有し、前記パッドのうちの一部にコンデンサ専用パッドを有する半導体集積回路と、前記半導体集積回路の前記コンデンサ専用パッドに直付けするコンデンサ素子と、を備える。
【００１２】
本発明に係る半導体集積装置の実装方法は、半導体集積回路における複数のパッドのうちの一部に有するコンデンサ専用パッドにコンデンサ素子を直付けする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る半導体集積装置及び半導体集積装置の実装方法によれば、電源供給経路のインピーダンスを削減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る一実施形態の半導体集積装置の実装方法を適用した半導体集積装置の断面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態の半導体集積装置の半導体集積回路の底面図である。
【図３】本発明に係る一実施形態の半導体集積装置におけるコンデンサ素子直付け時のコンデンサ素子とパッドとの配置図である。
【図４】実施例に用いた既知の半導体集積装置における電源供給経路全体のインピーダンス特性を表すグラフである。
【図５】実施例に用いた本発明の半導体集積装置における電源供給経路全体のインピーダンス特性を表すグラフである。
【図６】既知の半導体集積装置の断面図である。
【図７】コンデンサを半導体集積回路に内蔵した既知の半導体集積装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る一実施形態の半導体集積装置及び半導体集積装置の実装方法について図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明に係る一実施形態の半導体集積装置１０は、プリント基板（ＰＣＢ）１１と、ＬＳＩパッケージ１２と、ＬＳＩである半導体集積回路１３と、チップコンデンサであるコンデンサ素子１４、１５と、から構成している。
【００１６】
半導体集積装置１０は、セラミックス製のプリント基板１１の実装面に複数の整列されたプリント基板接続用パッド１６を有し、これらプリント基板接続用パッド１６を介してＬＳＩパッケージ１２を実装している。半導体集積回路１３は、その実装面に、複数の電源供給用パッド１７および複数の入出力信号用パッド１８と、同じく複数のコンデンサ専用パッド１９とを有する。複数のコンデンサ専用パッド１９は、一方のコンデンサ素子１４を直付けするために複数個を配列している。
【００１７】
他方のコンデンサ素子１５は、ＬＳＩパッケージ接続用パッド２０を介してＬＳＩパッケージ１２の実装面に実装している。各パッド１６、１７、１８、１９、２０は、例えば、タングステンＷ（もしくは、モリブデンＭｏ）をメタライズした表面にＮｉメッキを施し、次にＡｕメッキを施して形成する。各パッド１６、１７、１８、１９、２０は、例えば、上面に低残渣フラックスを塗布し、その上に半田板を載せ、さらに、その上に低残渣フラックスを塗布してリフロー処理を行う。
【００１８】
図２に示すように、半導体集積回路１３は、複数の電源供給用パッド１７および複数の入出力信号用パッド１８を有するＬＳＩパッケージ接続用パッド領域２１と、複数のコンデンサ専用パッド１９を有するコンデンサ専用パッド領域２２とを有する。ＬＳＩパッケージ接続用パッド領域２１は、図２中の一方側に広い領域を有し、これとは異なり、コンデンサ専用パッド領域２２は、図２中の他方側にＬＳＩパッケージ接続用パッド領域２１よりも狭い領域を独立して有する。このとき、コンデンサ専用パッド１９を除く、電源供給用パッド１７および入出力信号用パッド１８は、ＬＳＩパッケージ接続用パッド領域２１内に配置する。
【００１９】
ここで、コンデンサ専用パッド領域２２は、半導体集積回路１３のパッド面において端部に配置している。電源供給用パッド１７は、ＬＳＩパッケージ接続用パッド領域２１において所定の位置に配置しており、入出力信号用パッド１８は、ＬＳＩパッケージ接続用パッド領域２１において電源供給用パッド１７を除いた所定の位置に配置している。複数の電源供給用パッド１７と、複数の入出力信号用パッド１８と、複数のコンデンサ専用パッド１９とは、それぞれ同じ間隔であって、それぞれ同じサイズのパッドからなる。従って、電源供給用パッド１７、入出力信号用パッド１８、及びコンデンサ専用パッド１９は、既知の開発プロセスと同じ開発プロセスを使用することができる。
【００２０】
図３に示すように、コンデンサ専用パッド１９は、コンデンサ素子１４の外形よりも小さい。そのため、一つのコンデンサ素子１４の１つの端子２３に対して、複数個のコンデンサ専用パッド１９を割り当てる。従って、コンデンサ素子１４として、様々なサイズのものを実装することが可能となるので、製造後にコンデンサ素子１４を選択する自由度を上げることができる。
【００２１】
次に、半導体集積装置の実装方法について説明する。まず、プリント基板１１の実装面に複数のプリント基板接続用パッド１６を載置し、これらプリント基板接続用パッド１６上にＬＳＩパッケージ１２を載置する。次に、ＬＳＩパッケージ１２において、ＬＳＩパッケージ接続用パッド領域２１に複数の電源供給用パッド１７および複数の入出力信号用パッド１８を載置し、コンデンサ専用パッド領域２２に複数のコンデンサ専用パッド１９を載置する。続いて、コンデンサ専用パッド領域２２がＬＳＩパッケージ１２の外形に重ならないようにＬＳＩパッケージ接続用パッド領域２１をＬＳＩパッケージ１２上に載置する。
【００２２】
そして、プリント基板接続用パッド１６を介してプリント基板１１にＬＳＩパッケージ１２を実装し、電源供給用パッド１７および入出力信号用パッド１８を介してＬＳＩパッケージ１２に半導体集積回路１３のＬＳＩパッケージ接続用パッド領域２１を実装する。さらに、ＬＳＩパッケージ１２の外形に重ならないように配置されているコンデンサ専用パッド領域２２のコンデンサ専用パッド１９を介してコンデンサ素子１４を実装する。そのため、半導体集積回路１３にコンデンサ素子１４を直付けすることにより、ＬＳＩパッケージ１２を通らない経路で接続することができる。従って、ＬＳＩパッケージ１２の寄生インダクタンスに依存せずに電源供給経路のインピーダンスを低減することが可能となる。
【００２３】
以上、説明したように、一実施形態の半導体集積装置１０によれば、半導体集積回路１３にコンデンサ素子１４を直付けすることにより、ＬＳＩパッケージ１２を通らない経路で接続することができる。従って、半導体集積装置１０によれば、ＬＳＩパッケージ１２の寄生インダクタンスに依存せずに電源供給経路のインピーダンスを低減することが可能となる。また、半導体集積装置１０によれば、半導体集積回路１３に直付けするコンデンサ素子１４は特殊なコンデンサ素子ではなく、一般的に利用されている微細なチップコンデンサ等を採用できる。従って、半導体集積装置１０によれば、部品原価を安価に抑えてコスト面で有利にできる。
【００２４】
そして、半導体集積装置１０によれば、半導体集積回路１３の複数のコンデンサ専用パッド１９に、コンデンサ素子１４の一つの端子２３を半田接続するために、コンデンサ素子１４として、様々なサイズのものを実装することが可能となる。従って、半導体集積装置１０によれば、製造後にコンデンサ素子１４を選択する自由度を上げることができる。
【００２５】
さらに、半導体集積装置１０によれば、半導体集積回路１３のコンデンサ専用パッド１９がＬＳＩパッケージ１２の外形の外側に位置する。そのため、半導体集積装置１０によれば、ＬＳＩパッケージ１２を通らない経路でコンデンサ素子１４を接続することができる。従って、ＬＳＩパッケージ１２の寄生インダクタンスに依存せずに電源供給経路のインピーダンスを低減することが可能となる。
【００２６】
そしてまた、半導体集積装置１０によれば、複数の電源供給用パッド１７と、複数の入出力信号用パッド１８と、複数のコンデンサ専用パッド１９とが、それぞれ同じ間隔であって、それぞれ同じサイズのパッドからなる。従って、半導体集積装置１０によれば、既知の開発プロセスと同じ開発プロセスを使用することにより、低コストで電源供給用パッド１７、入出力信号用パッド１８、及びコンデンサ専用パッド１９を製造することができる。
【００２７】
そしてさらに、半導体集積装置の実装方法によれば、ＬＳＩパッケージ１２を通らない経路で接続することができる。従って、半導体集積装置の実装方法によれば、ＬＳＩパッケージ１２の寄生インダクタンスに依存せずに電源供給経路のインピーダンスを低減することが可能となる。
【００２８】
またさらに、半導体集積装置の実装方法によれば、半導体集積回路１３の複数のコンデンサ専用パッド１９に、コンデンサ素子１４の一つの端子２３を半田接続する。従って、コンデンサ素子１４として、様々なサイズのものを実装することが可能となり、製造後にコンデンサ素子１４を選択する自由度を上げることができる。
【００２９】
加えて、半導体集積装置の実装方法によれば、ＬＳＩパッケージ１２を通らない経路でコンデンサ素子１４を接続することができるために、ＬＳＩパッケージ１２の寄生インダクタンスに依存せずに電源供給経路のインピーダンスを低減することが可能となる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の半導体集積装置及び半導体集積装置の実装方法の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。実施例には、ＬＳＩパッケージ１０３上にコンデンサ１０７を搭載した半導体集積装置１００及びＬＳＩパッケージ２０３の内部にコンデンサ２０６を埋め込んだ半導体集積装置２００の既知のものを適用した。
【００３１】
図４に既知のものの電源供給経路のインピーダンス特性を示す。図４に示すように、半導体集積回路１０５、２０５から見た、ＬＳＩパッケージ１０３、２０３のコンデンサ１０７、２０６で抑制できるインピーダンスは、ＬＳＩパッケージ１０３、２０３自身の寄生インピーダンスの影響が残存する。そのため、コンデンサ１０７、２０６で抑制できるインピーダンスは、図中に破線で示す寄生インピーダンス特性よりも小さくできない。
【００３２】
また、半導体集積回路２０５内に搭載する容量値は、半導体集積回路２０５のサイズの制約を受けるために、数１００ｎＦ程度しか実装できない。そのため、ＬＳＩパッケージ１０３上のコンデンサ１０７によるインピーダンス特性と、半導体集積回路２０５の内容量によるインピーダンス特性との間に、インピーダンスの高い帯域が生ずるのがわかる。
【００３３】
図５に本発明の半導体集積装置１０の電源供給経路のインピーダンス特性を示す。図５に示すように、本発明の半導体集積装置１０の電源供給経路のインピーダンス特性は、半導体集積回路１３に直付けしたコンデンサ素子１４が、ＬＳＩパッケージ１２の寄生インピーダンスの影響を受けない。そのため、既知のもののようにＬＳＩパッケージ１０３上のコンデンサ１０７よりも低インピーダンスを実現可能である。
【００３４】
また、コンデンサ素子１４を半導体集積回路１３の外部へ実装したために、半導体集積回路１３に直付けしたコンデンサ素子１４のインピーダンス特性は、半導体集積回路１３の内部容量のインピーダンスよりも低周波側に位置することになる。そして、コンデンサ素子１４の特性を調整してコンデンサ素子１４を半導体集積回路１３に直付けした。これにより、ＬＳＩパッケージ１２上のコンデンサ素子１４によるインピーダンス特性と、半導体集積回路１３の内部容量によるインピーダンス特性との間に、インピーダンスの高い周波数帯域を生じることがない。以上の結果、本発明の半導体集積装置１０及び半導体集積装置の実装方法が、ノイズ耐性の強い電源供給経路を構成することが可能になるのがわかる。
【００３５】
なお、本発明の半導体集積装置及び半導体集積装置の実装方法は、前述した一実施形態に限定するものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
【００３６】
以上述べたように、本発明の半導体集積装置及び半導体集積装置の実装方法によれば、電源供給経路のインピーダンスを削減できる。以上の結果として、製品の品質の向上を図り、本発明の産業上の利用可能性は大といえる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  半導体集積装置
１２  ＬＳＩパッケージ
１３  半導体集積回路
１４  コンデンサ素子
１７  電源供給用パッド
１８  入出力信号用パッド
１９  コンデンサ専用パッド
２３  端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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